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Intelligente Fasern werden in Textilien eingewebt © APA (Eggenberger)
Intelligente Fasern werden in Textilien eingewebt © APA (Eggenberger)

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Das smarte Leintuch - Wenn Textilien und Elektronik verschmelzen

08.08.2018

Das smarte Leintuch, das den Zustand des Patienten im Spitalbett überwacht, oder die Roboterhand mit Tastsinn: Wissenschafter sind deren Realisierung durch ein Verfahren näher gekommen, mit dem sich Elektronik und Textilien noch besser miteinander verschmelzen lassen.

Ein Forscherteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) mit Beteiligung von Valentine Dominique Favrod von der ETH Lausanne hat nun im Fachblatt "Nature" ein Verfahren vorgestellt, mit dem sich optoelektronische Bauteile in Form von winzigen Chips in durchsichtige Polymerfasern verpacken und in Textilien einweben lassen.

Zwei Hürden überwunden

Dabei überwanden die Wissenschafter zwei Hürden: Zum einen ist die Elektronik der Studie zufolge gut geschützt und übersteht mehr als zehn Waschgänge in einer normalen Waschmaschine. Außerdem gelang es ihnen, die Chips auf relativ einfache Weise zu verkabeln, was normalerweise sehr aufwendig und kostenintensiv sei, wie Walter Margulis vom Royal Institute of Technology in Stockholm in einem Begleitartikel erläuterte.

Die Forscher um Yoel Fink vom MIT machten sich ein Standardverfahren zur Herstellung optischer Fasern zunutze. Dabei wird ein rund 2,5 Zentimeter dicker Polymerstab erhitzt und das viskose Material zu einer nur Bruchteile von Millimetern starken Faser ausgezogen.

Die Wissenschafter stellten fest, dass der Durchschnitt des Stabes dabei auf einen viel kleineren Maßstab in der Faser reduziert wird, aber im Prinzip erhalten bleibt: Drähte, die im Stab einen Millimeter auseinanderlagen, sind in der Faser nur noch rund zehn Mikrometer voneinander entfernt, aber trotzdem zuverlässig voneinander isoliert. Ein Chip - oder eine ganze Reihe von Chips - zwischen den beiden Drähten im Stab bekommt beim Ziehen der Faser Kontakt zu den Drähten und wird so verkabelt.

Kommunizierende Textilien

Dass ihre Methode funktioniert, zeigten die Forscher, indem sie ihre Fasern in Textilien einwebten und Dioden in grün, rot und blau leuchten ließen. Außerdem demonstrierten sie, dass die optische Kommunikation zwischen zwei Textilstücken funktioniert: Lichtpulse einer Faser konnten von einer anderen empfangen werden. Drückte jemand mit einem Finger auf zwei solche Fasern, ließ sich auch der Puls der Person messen.

Eine Stärke der Studie sei, dass bereits kommerziell erhältliche optoelektronische Bauteile verwendet wurden, erklärte Walter Margulis. Das Verfahren müsse aber noch verbessert werden, besonders weil das Platzieren der Chips im Polymerstab noch händisch erfolgt. Anwendungen könne man sich aber bereits vorstellen, beispielsweise im Spital, um über ein smartes Leintuch den Zustand von Patienten zu überwachen.

In einem ähnlichen Bereich forschen auch Wissenschafter der schweizerischen Materialforschungsanstalt EMPA. Gemeinsam mit Kollegen von der ETH Lausanne und der TU Berlin hatten sie kürzlich Fasern für smarte Textilien vorgestellt, die extreme Verformungen aushalten. In diese Faser betteten sie reihenweise Elektroden ein, die Daten über die Verformung vermitteln können, zum Beispiel über Druck oder Zug. Davon berichteten sie im Fachblatt "Advanced Materials".

Solche Fasern könnten auch als künstliche Nerven in der Robotik dienen. Die Forscher setzten die Faser in einer Roboterhand ein, um ihr einen Tastsinn zu verleihen.

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